具有自检功能的光纤陀螺仪及其自检方法与流程

1.本发明涉及光纤陀螺仪技术领域，尤其涉及具有自检功能的光纤陀螺仪及其自检方法。


背景技术：

2.光纤陀螺仪具有全固态、质量轻、可靠性高、动态范围大等特点，广泛应用于航空、航天、船舶等军事领域，在民用领域也得到大量应用。现有的光纤陀螺仪，通常采用分离的光学器件，包括光源、耦合器、y波导、光纤环和探测器，将每个光学器件的尾纤用光纤熔接机熔接后整齐盘装在结构件中。光纤陀螺仪的可靠性依赖于设备尤其是光纤熔接机、光纤切割刀、剥纤钳等，导致光纤陀螺仪可能会存在一定的隐患，在重大应用场合需要时刻监测光纤陀螺仪是否存在故障，以便采取相应措施，避免事故发生。
3.光纤陀螺仪的自检方案分为地面自检和空中自检两种。地面自检主要是在设备使用前在地面静态检查光纤陀螺仪是否存在故障，空中自检是指在设备使用过程中动态时刻监测光纤陀螺仪是否存在故障，以便采取措施。
4.地面自检相对来说简单，因为静止状态，系统可以给光纤陀螺仪发出自检信号，光纤陀螺仪内部产生一个固定速率信号，只要判断出光纤陀螺仪的输出信号与对应的速率输出一致，说明光纤陀螺仪不存在故障；反之光纤陀螺仪存在故障，需返修处理。
5.空中自检由于设备处于动态范围下，需要采取别的措施才能监测出光纤陀螺仪是否存在故障，需要监测光纤陀螺仪的光路和电路，才能检测出光纤陀螺仪是否存在故障。
6.中国实用新型专利cn208171288u公开了一种带有光源自检功能的光纤陀螺，利用耦合器的d端口输出一部分光，经过自检电路后进入fpga芯片来检测光源功率是否存在变化。这种方案比较有局限性，只能判断光纤陀螺仪的光源是否存在变化或者故障，不能判断整个光路和/或电路是否存在故障。


技术实现要素：

7.本发明的目的是提出一种具有自检功能的光纤陀螺仪及其自检方法，解决现有技术中只能判断光纤陀螺仪的光源是否存在变化或者故障，不能判断整个光路和/或电路是否存在故障的技术问题。
8.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：具有自检功能的光纤陀螺仪，包括光路部分和电路部分；所述光路部分包括依次连接的光源、光纤耦合器、y波导、光纤环以及与光纤耦合器连接的光电探测器；所述电路部分包括依次连接的adc电路、fpga、dac电路以及与fpga连接的输出接口，所述adc电路与光电探测器连接，dac电路与y波导连接；所述电路部分还包括从光电探测器引出的直流信号、设定的进入光电探测器的光功率对应的直流电平阈值、主控板电源输出信号、比较器和与门电路；所述从光电探测器引出的直流信号、设定的进入光电探测器的光功率对应的直流
电平阈值都输入比较器；所述比较器的输出信号、主控板电源输出信号都输入与门电路，所述与门电路输出自检信号。
9.进一步的，所述主控板电源输出信号为1.2v、2.5v、3.3v中的一种或几种。
10.进一步的，所述输出接口为rs422接口或rs232接口。
11.进一步的，还包括自检故障指示灯，所述自检故障指示灯连接与门电路。
12.本发明还提出了光纤陀螺仪的自检方法，所述光纤陀螺仪的自检方法应用于上面所述的具有自检功能的光纤陀螺仪，包括以下步骤：将从光电探测器引出的直流信号、设定的进入光电探测器的光功率对应的直流电平阈值都输入比较器；当设定比较器输出高电平为正常时，若比较器输出低电平则判定光纤陀螺仪的光路存在故障；或者当设定比较器输出低电平为正常时，若比较器输出高电平则判定光纤陀螺仪的光路存在故障；当比较器输出高电平时，将主控板电源输出信号、比较器的输出信号都输入与门电路；若与门电路的输出信号为0，则判定光纤陀螺仪的电路存在故障。
13.由于本发明设置了比较器和与门电路，和现有技术相比的有益效果是：不仅能判断光纤陀螺仪的整个光路是否存在故障，还能判断光纤陀螺仪的整个电路是否存在故障。
附图说明
14.图1是现有的光纤陀螺仪的工作原理框图。
15.图2是本发明的具有自检功能的光纤陀螺仪的工作原理框图。
16.图3是本发明的光纤陀螺仪的自检方法的流程示意图。
具体实施方式
17.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
18.请参照图1所示，现有的光纤陀螺仪包括光路部分和电路部分。光路部分包括依次连接的光源1、光纤耦合器2、y波导3、光纤环4以及与光纤耦合器2连接的光电探测器5；所述电路部分包括依次连接的adc电路6、fpga7、dac电路8和输出接口，所述adc电路6与光电探测器5连接，dac电路8与y波导3连接，所述输出接口与fpga7连接。
19.请参照图2所示，本发明提出的具有自检功能的光纤陀螺仪，包括光路部分和电路部分，所述光路部分包括依次连接的光源1、光纤耦合器2、y波导3、光纤环4以及与光纤耦合器2连接的光电探测器5。
20.所述电路部分包括依次连接的adc电路6、fpga7、dac电路8和输出接口，所述adc电路6与光电探测器5连接，dac电路8与y波导3连接，输出接口与fpga连接。所述输出接口为rs422接口或rs232接口，在实际运用中还可以选用其它通信接口，此处不作限定。
21.所述电路部分还包括从光电探测器引出的直流信号、设定的进入光电探测器的光
功率对应的直流电平阈值（即图中的vref）、主控板电源输出信号、比较器9和与门电路10。
22.比较器9是通过比较两个输入端的电流或电压的大小，在输出端输出不同电压结果的电子元件。比较器9的两路输入为模拟信号，输出则为二进制信号，当输入电压的差值增大或减小时，其输出保持恒定。本实施例中的比较器9为电压比较器，用输出电压的高电平或低电平，表示两个输入电压的大小关系。
23.与门电路10是执行"与"运算的基本逻辑门电路。有多个输入端，一个输出端。当所有的输入同时为高电平(逻辑1)时，输出才为高电平，否则输出为低电平(逻辑0)。
24.所述从光电探测器引出的直流信号、设定的进入光电探测器的光功率对应的直流电平阈值都输入比较器9；所述比较器的输出信号、主控板电源输出信号都输入与门电路10，所述与门电路10输出自检信号。所述主控板电源输出信号为1.2v、2.5v、3.3v中的一种或几种；本实施例中，主控板电源输出信号包括1.2v、2.5v和3.3v。所述光纤陀螺仪还包括自检故障指示灯，所述自检故障指示灯连接与门电路，自检信号通过自检故障指示灯来提示光纤陀螺仪是否存在故障。
25.所述具有自检功能的光纤陀螺仪还包括壳体，所述光纤陀螺仪的光路部分和电路部分都设置在壳体中；所述壳体的材质为铝合金或镁铝合金，壳体的外表面涂覆有隔热涂层。所述具有自检功能的光纤陀螺仪还包括光源驱动模块，所述光源驱动模块与所述光源连接。
26.请参照图3所示，本发明还提出了光纤陀螺仪的自检方法，所述光纤陀螺仪的自检方法应用于上面所述的具有自检功能的光纤陀螺仪，包括以下步骤：将从光电探测器引出的直流信号、设定的进入光电探测器的光功率对应的直流电平阈值都输入比较器；当设定比较器输出高电平为正常时，若比较器输出低电平则判定光纤陀螺仪的光路存在故障；或者当设定比较器输出低电平为正常时，若比较器输出高电平则判定光纤陀螺仪的光路存在故障；当比较器输出高电平时，将比较器的输出信号、主控板电源输出信号都输入与门电路；若与门电路的输出信号为0，则判定光纤陀螺仪的电路存在故障。
27.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。